Themen für Arbeiten

Am Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik sind verschiedenste Themen für Hauptseminar-, Projekt-, Bachelor und Masterarbeiten zu vergeben. Die Arbeiten richten sich an Studierende der Fachrichtungen Werkstoffingenieurwesen, Rohstoffingenieurwesen, Umweltingenieurwesen, Wirtschaftsingenieurwesen, Maschinenbau/Verfahrenstechnik, Physik oder Informatik. Die Arbeiten können in der Regel durch Aufteilung der Themengebiete sowohl als kleinere Arbeiten (Bachelor, Seminar-/Projektarbeit) wie auch als Masterarbeit angefertigt werden.

Arbeitsgruppe Industrieofentechnik

letzte Aktualisierung: 24.09.2021

Methode zur experimentellen Bestimmung von Emissionsgraden beliebiger Oberflächen

In vielen industriellen Prozessen wird Wärme von einer Quelle (z.B. elektr. Heizelemente) auf das zu erwärmende Gut übertragen. Von den insgesamt drei möglichen Wärmeübertragungsmechanismen spielt bei Prozessen mit Temperaturen über 800 °C die Wärmestrahlung eine dominierende Rolle. Die dabei von der Quelle und dem Gut ausgetauschte Strahlung wird auch Festkörperstrahlung genannt und ist definiert als der Strahlungsaustausch zwischen Oberflächen. Entscheidend sind dabei die Materialeigenschaften der Oberflächen, wobei die wichtigste der Emissionsgrad ist. Der Emissionsgrad gibt an, welche Strahlungsintensität eine Oberfläche, verglichen mit einer idealisierten thermischen Strahlungsquelle (schwarzer Strahler) abgibt. Der Emissionsgrad einer Oberfläche ist neben dem verwendeten Material auch von der Richtung und Wellenlänge der emittierten Strahlung abhängig.

Für die mathematische Modellierung von Prozessen ist die Kenntnis des Emissionsgrades von enormer Bedeutung. Dieser wird notwendig um den Strahlungsaustausch der Oberflächen real abzubilden.

In dieser Arbeit wird eine Methode zur Bestimmung der Emissionsgrade beliebiger Oberflächen entwickelt. Dabei steht die Anforderung im Vordergrund, dass die Methode im Rahmen eines experimentellen Aufbaus realisierbar sein sollte. Dazu werden die unterschiedlichen Möglichkeiten der Emissionsgradbestimmung erörtert und darauf basierend eine geeignete Methode entworfen. Diese wird im Anschluss mathematisch modelliert. Die Ergebnisse werden eingeordnet und eine Bewertung der entwickelten Methode schließt sich an.

Kern der Arbeit ist die Entwicklung einer Methode zur experimentellen Bestimmung der Emissionsgrade beliebiger Oberflächen. Dabei gliedert sich die Arbeit in folgende Hauptarbeitsschritte und Unterthemen:

  • Möglichkeiten der Emissionsgradbestimmung
  • Entwicklung einer geeigneten Methode zur experimentellen Bestimmung von Emissionsgraden
  • Mathematische Modellierung dieser Methode
  • Einordnung und Bewertung der entwickelten Methode

PDF: Methode zur experimentellen Bestimmung von Emissionsgraden beliebiger Oberflächen

Kontakt: Büschgens

Bestimmung der Spraycharakteristik an Einzeldüsen und Düsenfeldern

Die Produktion von hochfestem metallischem Bandmaterial erfordert eine rasche Abkühlung des Mate-rials während der Wärmebehandlung. Die benötigten Abkühlraten können häufig nur mit Hilfe von Was-serkühlungen erreicht werden. Dazu werden Sprühdüsen verwendet, die das Wasser zerstäuben bevor damit die Bandoberfläche beaufschlagt wird. Durch diese Wasserbeaufschlagung entsteht eine kom-plexe Strömung auf der Bandoberfläche, die die Wärmeabfuhr aus dem Band beeinträchtigt. Damit keine Temperaturinhomogenitäten entstehen, die wiederrum zu Wellen und Beulen führen können, muss die Strömung auf der Oberfläche so gezielt wie möglich eingestellt werden. Allerdings ist eine genaue Kenntnis der Strömung auf der Bandoberfläche im Sprühdüsenfeld aktuell nicht vorhanden.
Ziel der Arbeit ist es die Sprüheigenschaften von Düsen in Düsenfeldern zu untersuchen, um einen Beitrag zum besseren Verständnis der Düsenfelder zu leisten. Dabei soll vor allem die Wechselwirkung zwischen mehreren Düsen im Fokus stehen. Ausgangspunkt dafür ist ein Verständnis der Sprühcharak-teristik einer einzelnen Düse. Letztendlich soll im Rahmen der Arbeit ein Modell entwickelt werden mit dem es möglich wird die Sprühcharakteristik eines Düsenfelds vorherzusagen.
In dieser Arbeit sollen daher Versuche an einem speziellen Versuchsstand (sog. Patternator) durchge-führt werden, mit dem die Beaufschlagungsdichte bestimmt werden kann. Zunächst werden dazu Ver-suche an einzelnen Düsen durchgeführt. Anschließend erfolgt die Bestimmung der Beaufschlagungs-dichte in Düsenfeldern. Im Anschluss an die Versuche werden die Ergebnisse für die Düsen und Dü-senfelder miteinander und mit Literaturdaten verglichen. Zuletzt soll ein Modell entwickelt werden, mit dem bei der Kenntnis des Sprühverhaltens einer Einzeldüse, auf das mögliche Sprühbild im Düsenfeld geschlossen werden kann.

PDF: Bestimmung der Spraycharakteristik an Einzeldüsen und Düsenfeldern

Kontakt: Hof

Entwicklung eines vereinfachten CFD-Modells zur effizienten Abbildung eines Abgasrekuperators

Die Steigerung der Energieeffizienz ist in der Thermoprozesstechnik von entscheidender Bedeutung. Abgasverluste stellen in erdgasbefeuerten Anlagen den größten Energieverlust dar. Zur Nutzung der im Abgas enthaltenen Wärme werden Abgasrekuperatoren verwendet. Diese werden dezentral an jedem Brenner verbaut und übertragen die im austretenden Abgas enthaltene Wärme auf die zugeführte Verbrennungsluft. Zur Erhöhung des Wärmeübergangs wird die Rekuperator-Oberfläche mit Rippen oder Noppen vergrößert. Die Abbildung dieser komplexen Geometrie in einer numerischen Strömungssimulation (CFD) ist mit einem erheblichen Rechenaufwand verbunden. Gleichzeitig macht der maßgebliche Einfluss der Luftvorwärmung auf die anschließende Verbrennung die vollständige Abbildung des Rekuperators in numerischen Simulationen von Rekuperatorbrennern notwendig.

Vor diesem Hintergrund wurde in einer vorausgehenden Abschlussarbeit ein vereinfachtes Modell eines Rippenrekuperators entwickelt. Das Modell ermöglicht die Nachbildung der Wärmeübertragung eines detaillierten Modells mit geringer Abweichung bei gleichzeitiger Reduktion des Rechenaufwands um über 95%.

In dieser Arbeit soll ein ähnliches Simulationsmodell für einen Noppenrekuperator entwickelt werden. Das Modell soll die Berücksichtigung des Rekuperators in einem Simulationsmodell eines Prüfstands ermöglichen, der für ein aktuelles Forschungsprojekt aufgebaut wird. Im ersten Schritt der Arbeit wird dafür ein detailliertes Simulationsmodell eines Noppenrekuperators aufgestellt. Basierend auf den Ergebnissen dieses Modells soll danach ein Modellierungskonzept entwickelt und umgesetzt werden, das die Berechnung der Strömung und Wärmeübertragung im Rekuperator mit einem möglichst geringen Rechenaufwand ermöglicht.

Neben der Erweiterung des Modells auf eine andere Rekuperator-Geometrie sind weitere Ergänzungen des Arbeitsumfangs möglich. In Abhängigkeit deiner Interessen und den Anforderungen der Abschlussarbeit lässt sich der Inhalt der Abschlussarbeit flexibel anpassen. Bei Interesse kannst du dich gerne unter den angehängten Kontaktdaten melden und wir können die Inhalte und den Ablauf der Arbeit abstimmen.

PDF: Entwicklung eines vereinfachten CFD-Modells zur effizienten Abbildung eines Abgasrekuperators

Kontakt: Dinsing

Ökologische Bewertung des CO2-Fußabdrucks für den Betrieb von Thermoprozessanlagen und Industrieöfen in der Metall und Mineralindustrie

Ausgangssituation:

Im Rahmen des Klimaschutzplans 2050 der Bundesregierung sollen die Treibhausgasemissionen in Deutschland bis 2050 um 80 bis 95% unter das Niveau von 1990 gesenkt werden. Dies erfordert eine weitreichende Dekarbonisierung, wofür der Beitrag der Industrie in Form von stark reduzierten Emissionen unabdingbar ist. Dies betrifft den Betrieb von Thermoprozessanlagen und Industrieöfen in besonderem Maße. Hierbei ist die Ermittlung des CO2-Fußabdrucks für Herstellung von Produkten von zunehmender Bedeutung. Darin spielen Industrieöfen und Thermoprozessanlagen einer entscheidenden Rolle. Entsprechend sind diese ökologisch zu bewerten.

Dabei ist zu einen die Erzeugung von Prozesswärme in Thermoprozessanlagen sehr anwendungsspezifisch und richtet sich nach den besonderen Gegebenheiten und Anforderungen der unterschiedlichen Produktionsprozesse und eingesetzten Energieträgern. Zum anderen sind Herstellungsprozesse durch komplexe Prozess- und Lieferketten geprägt, welche berücksichtig werden müssen.

Zielsetzung:

Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Methodik für die Bestimmung des CO2-Fußabdrucks im Rahmen einer Ökobilanz (Life Cycle Assessment, kurz LCA) für den Betrieb von Thermoprozessanlagen als Teil eines spezifischen Herstellungsprozesses für Produkte aus der Metall- und Mineralindustrie entwickelt und angewendet. Dabei werden anlagenspezifische Restriktionen mit dem notwendigen technischen Sachverstand berücksichtigt. Es stehen u. a. die folgenden Branchen im Fokus:

Metallindustrie: Stahl, NE-Metalle, Gießereiwesen, Schmieden, Härtereitechnik

Mineralindustrie: Glas, Keramik, Kalk, Zement

Unterthemen und Umsetzung:

Kern der Arbeit ist die Erstellung einer Ökobilanz nach den internationalen Normen DIN EN ISO 14040 und 14044. Diese umfasst hierbei insbesondere die Herstellung und den Betrieb von Thermoprozessanlagen. Dabei gliedert sich die Arbeit in folgende Hauptarbeitsschritte und Unterthemen:

Datenerfassung für die zu betrachtenden Anlagen

Datenauswertung und Bestimmung des anlagenspezifischen CO2-Fußabdrucks

Gegenüberstellung und Vergleich der anlagenspezifischen Ergebnisse

Einordnung und Bewertung der Ergebnisse im Kontext der Energiewende

Zentrales Ziel der Ökobilanz ist hierbei die Bestimmung des spezifischen CO2-Fußabdrucks der betrachteten Thermoprozessanlagen für den Betrieb über die Lebenszeit. Dies beinhaltet eine detaillierte Erfassung der Produktionsdaten, Lieferketten und den damit verbundenen CO2-Emissionen sowie der wesentlichen Material-, Stoff- und Energieflüsse inkl. zeitlicher Verläufe der Prozesse und Tages- und Jahreslaufdauern der Thermoprozessanlagen. Die Datenerfassung erfolgt im engen Austausch mit entsprechenden Kooperationspartnern.

PDF: Ökologische Bewertung des CO2-Fußabdrucks für den Betrieb von Thermoprozessanlagen und Industrieöfen in der Metall und Mineralindustrie

Kontakt: Dr.-Ing. Schwotzer

CFD-Simulationen zur Erzeugung von Synthesegas mittels partieller Oxidation von Erdgas

Synthesegase bestehen hauptsächlich auch Kohlenstoffmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2) und werden unter anderem für unterschiedliche Syntheseprozesse (z.B. Ammoniaksynthese) und die Erzeugung von Wasserstoff verwendet. Eine Möglichkeit zur Erzeugung von Synthesegas ist die partielle Oxidation.

Bei der partiellen Oxidation von Erdgas wird ein Brennstoff-Luft-Gemisch unterstöchiometrisch (λ < 1), also unter Luftmangel, verbrannt. Dabei findet eine unvollständige Umsetzung des Brennstoffes statt und es entstehen als Hauptprodukte CO und H2, da eine Weiterreaktion zu CO2 und H2O aufgrund des Luftmangels nicht möglich ist.

Der Fokus der Arbeit liegt auf der Recherche zu Reaktionsmechanismen, die für die Abbildung der unterstöchiometrischen Verbrennung geeignet sind, sowie deren Implementierung in einem CFD-Modell. Reaktionsmechanismen werden benötigt, um die bei der numerischen Verbrennungssimulation auftretenden Spezies zu berücksichtigen. Dies ist neben der Wahl eines passenden Turbulenz-, Strahlungs- und Verbrennungsmodells von großer Bedeutung, um eine adäquate Lösung zu erlangen.

Ziel der Arbeit ist es, an einem (bestehenden) CFD-Modell unterschiedliche Reaktionsmechanismen für die unterstöchiometrische Verbrennung von Erdgas zu implementieren und nach selbst erarbeiteten Kriterien zu bewerten. Dazu ist eine intensive Literaturrecherche zu Reaktionsmechanismen und den validierten Bereichen notwendig.

PDF: Numerische Untersuchungen zur Erzeugung von Synthesegas mittels partieller Oxidation von Erdgas

Kontakt: Giesler

Arbeitsgruppe Hochtemperaturströmungen

letzte Aktualisierung: 23.08.2021

Experimentelle Untersuchung von Prallstrahlen mittels PIV mit einem Nd-YAG Laser

Die Particle Image Velocimetry (PIV) ist ein berührungsloses optisches Verfahren zur Bestimmung von Geschwindigkeitsfeldern in der Strömungsmechanik. In kurzem zeitlichem Abstand werden Partikel im Fluid mit Hilfe einer CCD Kamera fotografiert. Diese werden dafür durch einen „Laser-Lichtschnitt“ gezielt belichtet. Aus den Bildern kann die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit der Partikel mit Hilfe statistischer Korrelation bestimmt werden.

In dieser Arbeit soll die Geschwindigkeitsverteilung in Luft-Prallstrahlen mit Hilfe der PIV Methode untersucht werden. Prallstrahlen sind eine effektive Methode einen hohen Wärme- oder Stofftransport zwischen einer Oberfläche und einem Fluid zu erzeugen und werden vielfältig in industriellen Anwendungen genutzt. Ein konkretes Beispiel ist die gezielte Abkühlung metallischer Bänder. Hierfür werden anlagen- und anwendungsspezifische Düsenfelder zur Erzeugung von Prallstrahlen designt, um die steigenden Anforderungen moderner Werkstoffe zu erfüllen.

Für die Berechnung/Auslegung der Eigenschaften eines Düsenfeldes bzw. einzelner Prallstrahlen werden numerische Strömungssimulationen (CFD) verwendet. Hier muss häufig auf die Abbildung von Prallstrahlen durch vereinfachende Turbulenzmodelle zurückgegriffen werden, da diese auch in absehbarer Zeit nicht kosteneffizient durch sehr rechenaufwendige LES oder DNS Simulationen abgebildet werden können. Die Verwendung vereinfachter Modelle ist mit einem erhöhten Validierungsbedarf verbunden, um die Gültigkeitbereiche der Modelle zu erforschen und ggf. durch zusätzliche Modellentwicklungen zu verbessern.

In dieser Arbeit soll daher zum einen ein Versuchsstand entwickelt, konstruiert und aufgebaut werden, in dem verschiedene Prallstrahlfelder mittels der PIV untersucht werden können. Zum anderen sollen ausgewählte Prallstrahlen in dem Versuchsstand vermessen werden. In Kombination mit Wärmestrommessungen, welche auch am Institut durchgeführt werden, bilden diese Messungen eine solide Datenbasis für die Entwicklung, Modifizierung und Validierung numerischer Modelle. Im Anschluss an die Arbeit ist eine Hiwi-Tätigkeit gerne gesehen.

PDF: Experimentelle Untersuchung von Prallstrahlen mittels PIV mit einem Nd-YAG Laser

Kontakt: Schleupen / Schubert

Arbeitsgruppe Energie- und Stoffbilanzen

letzte Aktualisierung: 24.09.2021

Energiewende am Lichtbogenofen

Neben der Hochofen-Konverter-Route stellt das Elektrostahlverfahren im Lichtbogenofen (LBO) die wichtigste Stahlerzeugungsroute dar. Das physikalische Verständnis des Einschmelzprozesses im LBO spielt für eine weitere energetische Optimierung eine wichtige Rolle. Modelle und Simulationen können dazu beitragen, Prozessabhängigkeiten zu untersuchen und Zusammenhänge besser zu verstehen.

Grundlage der Arbeit ist ein am IOB entwickeltes Prozessmodell für den Lichtbogenofenprozess. Es liegen Messwerte von einem industriellen LBO vor, die zur Erstellung von Fahrdiagrammen für die Simulation und zur Validierung der berechneten Ergebnisse dienen. Darüber hinaus können Fahrdiagramme für verschiedene Szenarien selbst erstellt und mit dem Modell simuliert werden.

Im Kontext der Energiewende nehmen Preisschwankungen für die verschiedenen am LBO eingesetzten Energieträger (Strom, Erdgas, Kohle, Sauerstoff) zu. Gleichzeitig kann die Bereitstellung von Regelleistung im Stromnetz zusätzlich vergütet werden und gegebenenfalls müssen zusätzliche Kosten durch CO2 Zertifikate berücksichtigt werden. Im Rahmen der Arbeit sollen zunächst das bestehende Modell zur automatischen Erstellung und Bewertung von verschiedenen Ofenfahrweisen aus Matlab nach Python übertragen und optimiert werden. Danach sollen im Rahmen eines laufenden Forschungsprojekts anhand realer Prozessdaten verschiedene angepasste Fahrweisen entwickelt und bewertet werden.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen folgende Bereiche behandelt werden:

  1. Kurze Einführung in die Elektrostahlerzeugung im Lichtbogenofen, Darstellung des Prozesses, Stand der Technik.
  2. Recherche und kurze Beschreibung zu Einsatz und Kosten der verschiedenen Energieträger
  3. Implementierung des Modells in Python
  4. Erstellung von Szenarien und Simulation anhand der durch die Recherche bestimmten Rahmenbedingungen
  5. Ökonomische und Ökologische Bewertung der untersuchten Szenarien und Fahrdiagramme
  6. Aufbereitung und Interpretation der Ergebnisse

PDF: Energiewende am Lichtbogenofen

Kontakt: Schüttensack

Implementierung eines datenbasierten Proxy-Modells zur Berechnung der Reaktionschemie im Elektrolichtbogenofen

Simulationsmodelle werden regelmäßig eingesetzt, um industrielle Prozesse hinsichtlich ihrer Ressourceneffizienz oder Produktqualität zu untersuchen ohne kostspielige Industrieversuche durchführen zu müssen. Entsprechend ihrer realen Gegenstücke können die Modelle eine hohe Komplexität aufweisen, welche sich auch auf die benötigte Rechenzeit auswirkt. Eine lange Rechendauer schränkt die Nutzbarkeit von Simulationsmodellen in der Praxis jedoch stark ein. Eine Möglichkeit die Rechenzeit der Modelle zu verringern, liegt im Austausch besonders aufwendiger Methoden durch näherungsweise Berechnungsverfahren (Proxies). Geringfügige Abweichungen vom „tatsächlichen“ Ergebnis werden hierbei in Kauf genommen.

Die Grundlage der Arbeit bildet ein, am IOB entwickeltes, umfangreiches Simulationsmodell des Elektrolichtbogenofens. Im Modell sind mehrere Ansätze zur Lösung der Reaktionschemie mit unterschiedlicher Genauigkeit und Komplexität implementiert. Unabhängig vom Lösungsverfahren beansprucht die Berechnung der Chemie jedoch einen erheblichen Anteil der gesamten Rechenzeit. Bei der Durchführung von Parameterstudien oder Szenario-Analysen wird jedoch eine Vielzahl von Simulationsdurchläufen benötigt, welche oftmals exponentiell mit der Anzahl der untersuchten Parameter skaliert. Dementsprechend ist eine effiziente Berechnung essenziell für die praktische Anwendbarkeit des Modells.

Im Rahmen dieser Arbeit soll die Berechnung der Reaktionschemie daher durch ein datenbasiertes Proxy-Modell ergänzt werden. Hierzu müssen die bisherigen Lösungsverfahren hinsichtlich ihrer Eignung untersucht und ein entsprechendes Approximationsverfahren implementiert werden. Abschließend sollen die Simulationsergebnisse verglichen und der resultierende Fehler untersucht werden, um etwaige Grenzen für die Anwendbarkeit des Proxy-Modells festzulegen.

PDF: Implementierung eines datenbasierten Proxy-Modells zur Berechnung der Reaktionschemie im Elektrolichtbogenofen

Kontakt: Reimann

Betrachtungen zum Einsatz von direkt reduziertem Eisen aus der Wasserstoffroute im Elektrolichtbogenofen

Aktuell gibt es zahlreiche Konzepte großer Stahlhersteller einen großen Teil der Stahlerzeugung von der Hochofen-Konverter-Route auf eine Direktreduktion-Lichtbogenofen-Route umzustellen. Ziel all dieser Konzepte ist es, einen Beitrag zur Dekarbonisierung der Stahlherstellung zu liefern. Dazu ist geplant, im Direktreduktionsverfahren Wasserstoff als Reduktionsmittel zu verwenden.

Auch derzeit gibt es bereits einige Länder, die einen großen Teil ihrer Stahlproduktion über die Direktreduktion-Lichtbogenofen-Route abdecken. Hier kommt allerdings bisher in der Regel Erdgas als Reduktionsmittel zum Einsatz. Zum Einschmelzen von direkt reduziertem Eisen (DRI) in Lichtbogenöfen liegen daher bereits viele Informationen vor. Welche Konsequenzen ergeben sich aber aus dem Wechsel von Erdgas zu Wasserstoff als Reduktionsmittel für die DRI-Eigenschaften und Qualität und das Einschmel-zen im Lichtbogenofen?

Diese Frage soll im Rahmen der Arbeit zunächst mit Hilfe einer Literaturrecherche betrachtet werden. Neben der Literatur zu den Direktreduktionsverfahren auf Erdgas- und Wasserstoffbasis (Midrex, Energiron, Circored, etc.) ist auch die Literatur zum Einschmelzen von DRI zu sichten. Ergänzt werden soll die Literaturstudie durch eine Recherche zu Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und dem damit ver-bundenen Energiebedarf.

Im Analyseteil der Arbeit sollen mögliche Einflüsse sich ändernder Qualität von H2-DRI auf die Prozesse im Hochleistungslichtbogenofen betrachtet und diskutiert werden. Ebenfalls betrachtet werden soll der Gesamtenergiebedarf für die Direktreduktion-Lichtbogenofen-Route, wenn ein Großteil der deutschen oder europäischen Stahlproduktion auf diese Herstellungsroute umgestellt wird.

PDF: Betrachtungen zum Einsatz von direkt reduziertem Eisen aus der Wasserstoffroute im Elektrolichtbogenofen

Kontakt: Echterhof

Ökologische Untersuchung der Aluminium-, Stahl- und Bleiherstellung mithilfe vergleichender Ökobilanzen

Die Herstellungs- und Verarbeitungsmengen von Metall nehmen weltweit zu. Dies gilt insbesondere für die Produktion der Bau- und Konstruktionswerkstoffe Aluminium und Stahl, aber auch für die metallurgische Gewinnung von Blei, welches u.a. im Rahmen der Batterieherstellung eingesetzt wird. In Europa werden große Mengen an Energie und Ressourcen verbraucht, um jährlich Millionen Tonnen von Materialien zu produzieren. Insbesondere bei der Metallherstellung werden Abfälle aus Altgeräten recycelt und als Sekundärrohstoffe in den Prozessen verwendet. Die Verwendung von Schrott ist sowohl ökologisch als auch ökonomisch vorteilhaft, da sie die Erschöpfung natürlicher Ressourcen reduziert und Deponien mit Abfallstoffen vermeidet. Zudem werden die Energieverbräuche und CO2-Emissionen der Reduktionsprozesse von Metallerzen durch die Verwendung von recycelten Materialien als Ausgangsmaterial reduziert oder sogar ganz vermieden. Die Metallproduktionsanlagen sehen sich jedoch einer zunehmenden Variabilität der Material- und Energierohstoffe gegenüber.

Aus diesem Grund sollen im Rahmen dieser Arbeit die Produktionsrouten der Aluminium-, Stahl- und Bleiindustrie untersucht und ökologisch bewertet werden. Auf diese Weise können Prozessabläufe optimiert und Einsparpotenzial sichtbar gemacht werden. Dazu sollen ausgewählte Prozesse betrachtet und mittels einer Ökobilanz nach DIN ISO 14044 untersucht werden. Abschließend werden die methodologischen Ansätze der Ökobilanzierung in Bezug auf die drei Produktionsrouten gegenübergestellt und verglichen.

PDF: Ökologische Untersuchung der Aluminium-, Stahl- und Bleiherstellung mithilfe vergleichender Ökobilanzen

Kontakt: Reichel

Entwicklung statistischer Modelle zur Vorhersage der Schrottzusammensetzung für die Elektrostahlerzeugung

Die Schrottanalyse ist nach wie vor die große Unbekannte bei der schrottbasierten Herstellung von Stahl im Elektrolichtbogenofen. Auch wenn Schrott sortiert und klassifiziert wird, fehlt vielen Stahlwerken eine Schrottanalyse als Basis für metallurgische Berechnungen und Prozessmodelle. Ein möglicher Ansatz zur näherungsweisen Bestimmung der historischen Schrottzusammensetzung ist der Einsatz statistischer Verfahren auf der Basis von vorhandenen Chargendaten.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen zunächst die bereits existierenden und publizierten Ansätze zur statistischen Bestimmung der Schrottzusammensetzung recherchiert und dargestellt werden.

In einem zweiten Schritt soll unter Verwendung von Chargendaten eines Elektrolichtbogenofens ein eigener/angepasster Ansatz entwickelt und getestet werden. Neben den statistischen Methoden sollen hier insbesondere auch Prozesswissen und ergänzende Daten aus Massenbilanzen in die Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der Schrottzusammensetzung einfließen.

Dabei soll ein Teil des Datensatzes für die Entwicklung des neuen Verfahrens und ein anderer Teil des Datensatzes für dessen Validierung verwendet werden. Die Vorhersagequalität des Verfahrens ist im Vergleich zu anderen Verfahren aus der Literatur kritisch zu bewerten.

PDF: Entwicklung statistischer Modelle zur Vorhersage der Schrottzusammensetzung für die Elektrostahlerzeugung

Kontakt: Echterhof